Соляная летопись Мессинского кризиса ✎

Оригинал: "High-frequency cyclicity in the Mediterranean Messinian evaporites: evidence for solar-lunar climate forcing"
arXiv:1212.6394 · 2012-12-27 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 3 мин
Годичные слои соли и гипса на Сицилии записали климатические ритмы, похожие на современные колебания Эль-Ниньо и солнечные циклы.

Контекст

Работа стоит среди исследований древних климатических ритмов: соседние статьи в архиве разбирают приливные циклы Солнца, климатические качели Марса, влияние лун на тепло недр и ледниковые периоды, управляемые орбитальными параметрами. Все они ищут в геологических и астрономических записях одни и те же периодичности — от годичных до тысячелетних. Данная статья добавляет к этой картине короткие, от 2 до 100 лет, колебания, записанные эвапоритами Мессинского кризиса солёности.

Методы

В шахте Реальмонте измерили толщину 120 трёхчастных циклов: миллиметровый прослой глины, тонкий слой ангидрита или полигалита, затем дециметровый пласт каменной соли. В Паскуазии посчитали 1179 гипсовых ламин, каждая из которых сложена кристаллами с обратной градацией — от мелких внизу к крупным вверху, что указывает на осаждение из рассола за один сезон испарения. Толщину слоёв проанализировали методом максимальной энтропии и периодограммой Ломба, а также вейвлетами Морле. Дополнительно оценили повторяемость глинистых прослоев, маркирующих влажные эпизоды.

Результаты

В соляной записи Реальмонте доминируют пики на периодах 3,2 и 9 лет, менее уверенно выделяются 7,6, 11,5, 15 и 25–27 лет. Гипсовая летопись Паскуазии, охватывающая почти 1200 лет, показывает максимумы в диапазонах 3,5–5,5, 6, 7,3, 8,6, 11,2, 13, 17,6, 19,6, 51 и 83 года, причём самые сильные пики приходятся на 4, 20 и 50–100 лет. Анализ повторяемости паводковых прослоев даёт вероятностные пики на 4, 7, 9, 11, 15, 20, 24,5 и 32–35 годах с максимумом в диапазоне 7–11 лет. Вейвлет-спектры выявляют биения с периодом около 60 лет в Реальмонте и устойчивую изменчивость 3–7 лет в Паскуазии, напоминающую Эль-Ниньо.

Значение

В отличие от соседних работ, которые опираются на орбитальные циклы в десятки тысяч лет или на современные инструментальные ряды, здесь впервые по годичным эвапоритовым варвам восстановлен спектр короткопериодной климатической изменчивости для позднего миоцена. Это первая прямая проверка того, что квазидвухлетняя, Эль-Ниньо и декадные солнечно-лунные осцилляции работали в тёплом климате до начала оледенения Северного полушария. Результат усиливает позицию тех, кто считает Эль-Ниньо не порождением современной географии, а древним астрономически навязанным ритмом.

Развитие

Тема может развиваться в сторону поиска аналогичных варвовых записей в других эвапоритовых бассейнах — например, в пермской формации Кастилии или в плиоценовых озёрных отложениях. Удлинение рядов позволит проверить устойчивость 9-летнего и 60-летнего циклов на интервалах в десятки тысяч лет. Отдельный вопрос — физический механизм передачи солнечно-лунных приливных сигналов в атмосферу и океан, который пока остаётся гипотезой.

Влияние

Результаты важны для палеоклиматологии, седиментологии эвапоритов и исследований солнечно-земных связей. Они также дают геологам инструмент для уточнения возраста соляных толщ по подсчёту годичных слоёв.

Следующие шаги

Следующий шаг — поиск и анализ более длинных варвовых серий в эвапоритах того же возраста, а также сравнение с моделями приливного воздействия на циркуляцию океана в условиях миоценовой географии.

Ключевые проблемы

Для палеоклиматологии остаётся нерешённым вопрос о том, насколько климатические осцилляции вроде Эль-Ниньо зависят от расположения континентов и океанических проливов. Данная работа показывает, что основные частоты сохраняются даже при совершенно иной палеогеографии, что смещает акцент на внешнее астрономическое воздействие.

Средняя толщина годичного слоя соли в Реальмонте — 15,1 см, что сравнимо со скоростью роста соляных «ёлочек» в современных соляных прудах (около 10 см в год). Это значит, что за одно десятилетие накапливалось полтора метра чистой соли.

В романе Кима Стэнли Робинсона «Сорок знаков дождя» климатические осцилляции океана становятся ключом к предсказанию погоды; здесь те же ритмы проступают в камне возрастом шесть миллионов лет.

Ключевые числа

  • толщина годичного слоя соли: 15,1 см в среднем
  • число годичных слоёв в гипсовом разрезе: 1179 измеренных, всего 1700–1800
  • возраст Мессинского кризиса: около 6 млн лет назад
  • период доминирующего цикла: 9 лет
  • длительность записи в Реальмонте: 120 лет
Понятия
атлантическая мультидекадная осцилляция декадная изменчивость тихоокеанская декадная осцилляция солнечный цикл сезонный цикл сезонный форсинг энсо климат тропический циклон многомерный индекс ЭНСО естественная изменчивость морская волна тепла смешанные моды колебаний модель Зебиака–Кейна атмосферы горячих юпитеров связь океана и атмосферы приливный нагрев ячейка Хэдли влажность почвы годовой цикл